河南報(bào)莊鋁土礦礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及治理措施研究

王麗偉，閻 昆，楊延偉

(河南省資源環(huán)境調(diào)查一院，河南 鄭州 450000)

河南報(bào)莊鋁土礦為一生產(chǎn)礦山，開(kāi)采方式以露天開(kāi)采為主，地下開(kāi)采為輔，生產(chǎn)規(guī)模為10×104t/a，開(kāi)采標(biāo)高為+518.8～+420 m。礦床屬于沉積型鋁土礦，呈單層狀產(chǎn)出，且在鋁土礦體(層)的上下或中間多為似層狀或透鏡狀的黏土礦，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高[1-3]。隨著資源開(kāi)采的持續(xù)推進(jìn)，導(dǎo)致礦山出現(xiàn)不同程度的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，在“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保政策下，加強(qiáng)礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理，逐步走向可持續(xù)發(fā)展的道路是緩解礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)之間矛盾的主要途徑[4]。因此，以報(bào)莊鋁土礦床為研究對(duì)象，分析其現(xiàn)存的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)而提出相應(yīng)的治理恢復(fù)方案，為推動(dòng)河南省綠色礦山發(fā)展提供參考。

1 礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

1.1 地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題

礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要包括露天采坑不穩(wěn)定邊坡及排土場(chǎng)不穩(wěn)定邊坡形成的滑坡、崩塌災(zāi)害，對(duì)礦山生產(chǎn)影響較大。其中，露天采坑形成的不穩(wěn)定邊坡包括CK1～CK4邊坡，排土場(chǎng)形成的不穩(wěn)定邊坡包括PT1～PT3邊坡。

1)露天采坑不穩(wěn)定邊坡

CK1邊坡位于礦區(qū)西部，坑底有少量積水，采坑西部深約35 m，坡度為70(°)～80(°)，第四系和礫石層厚7～8 m(圖1a)，由南至北逐漸變厚，在強(qiáng)降雨或持續(xù)陰雨條件下，易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡和崩塌災(zāi)害；CK2邊坡深約40 m，坡度70(°)～85(°)，第四系和礫石層厚約9 m(圖1b)，在強(qiáng)降雨和不可預(yù)見(jiàn)的地面震動(dòng)條件下容易引起邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡和崩塌災(zāi)害；CK3邊坡東部坡度為70(°)～80(°)，坑深約45 m，第四系厚度由南至北逐漸變厚(見(jiàn)圖1c)，在強(qiáng)降雨和不可預(yù)見(jiàn)的地面震動(dòng)條件下容易引起邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡和崩塌災(zāi)害[5]；CK4邊坡坑深約32 m，坡度60(°)～85(°)，東側(cè)近直立(見(jiàn)圖1d)，邊緣距東側(cè)房屋和道路僅5～8 m，在強(qiáng)降雨或持續(xù)陰雨條件下易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡和崩塌災(zāi)害。

圖1 露天采坑不穩(wěn)定邊坡

2)排土場(chǎng)不穩(wěn)定邊坡

PT1邊坡位于礦區(qū)南部，邊坡高18～27 m，坡度65(°)，為渣土松山堆積，在強(qiáng)降雨條件下極易引發(fā)滑坡災(zāi)害(圖2)。

圖2 PT1排土場(chǎng)不穩(wěn)定邊坡

PT2邊坡位于CK2邊坡西北部和東部，大小形狀不一，坡高18～22 m，坡度40(°)～55(°)為渣土松散堆積，在強(qiáng)降雨和不良天氣下容易引發(fā)滑坡等災(zāi)害[6]；PT3邊坡位于CK3邊坡南部，坡高20～22 m，坡度45(°)～60(°)，為渣土松散不規(guī)則堆積，在強(qiáng)降雨和不良天氣下容易引發(fā)滑坡等災(zāi)害。

1.2 地形地貌景觀破壞問(wèn)題

礦區(qū)鋁土礦資源開(kāi)采以露天開(kāi)采為主，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)開(kāi)采區(qū)域的地形地貌景觀全部被破壞，致使植被破壞、基巖裸露(圖1a、b)[7]，并形成形態(tài)不規(guī)則的采坑5處。根據(jù)采坑形態(tài)，礦區(qū)采坑均屬于緩坡型采坑，采坑底部較平坦或呈緩坡上升，采壁位于某一方位，整體呈開(kāi)放狀。采坑場(chǎng)地內(nèi)一般基巖裸露，邊坡陡立。區(qū)內(nèi)遺留渣堆3處，形態(tài)體現(xiàn)上也存在兩類(lèi)：①圓臺(tái)體形，渣堆在緩坡上逐漸堆高，頂部形成平臺(tái)(圖3a)；②坡面形，廢渣順坡堆放，形成渣坡(圖3b)。

圖3 礦區(qū)內(nèi)遺留渣堆

1.3 土地資源破壞問(wèn)題

礦區(qū)鋁土礦資源開(kāi)采對(duì)土地資源的破壞主要表現(xiàn)為礦產(chǎn)開(kāi)采將上覆巖層和表土剝離后形成廢棄采坑，進(jìn)而造成土地資源毀損，以及開(kāi)挖產(chǎn)生的廢棄礦渣隨意堆放壓占土地資源，礦區(qū)內(nèi)土地資源破壞調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 損毀或壓占各土地類(lèi)型面積明細(xì) hm2

由表1可知：礦區(qū)破壞或壓占土地面積共計(jì)40.14 hm2，其中因采礦作業(yè)破壞旱地面積21.11 hm2，占比52.59%，是破壞面積最大的土地類(lèi)型。

1.4 土壤污染問(wèn)題

報(bào)莊鋁土礦以露天開(kāi)采為主，導(dǎo)致在礦區(qū)地表形成大面積的裸露基巖、礦石堆以及廢渣，使得巖(礦)石裸露于地表，在強(qiáng)降雨或持續(xù)陰雨條件下，鋁土礦石及礦渣中的有害成分可以通過(guò)淋濾作用滲透至附近的土壤中，造成土壤結(jié)構(gòu)或理化性質(zhì)的改變，進(jìn)而對(duì)居民身體健康造成危害[8]。為查明礦區(qū)臨近農(nóng)田土壤污染問(wèn)題，在礦區(qū)排土場(chǎng)下游附近的農(nóng)田土壤中進(jìn)行土壤樣品采集，其分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 排土場(chǎng)土壤樣本基本項(xiàng)目的檢測(cè) mg/kg-1

由表2可知：礦區(qū)排土場(chǎng)下游的農(nóng)田土壤pH較大，為弱酸性土，且以旱地為主，結(jié)合《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值可知，鋁土礦資源開(kāi)采對(duì)下游土壤的污染影響不大；此外，根據(jù)4份樣品的分析結(jié)果可知，As、Hg、Pb、Cd、Cr6+和pH的變化趨勢(shì)一致，間接說(shuō)明采礦活動(dòng)對(duì)下游農(nóng)田土壤污染影響不大。

2 治理恢復(fù)方案研究

2.1 Ⅰ區(qū)治理恢復(fù)方案

Ⅰ區(qū)包括2個(gè)治理單元，分別為CK1和PT1。

1)CK1為緩坡性采坑，南面半開(kāi)闊，西、北和東面為采壁，底部整體為緩坡。治理設(shè)計(jì)首先對(duì)采坑底部進(jìn)行挖高墊低整形，設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高+538 m，然后填方削坡。順應(yīng)現(xiàn)狀地形，分別修整為+546，+542 m兩個(gè)平臺(tái)。設(shè)計(jì)平臺(tái)寬5 m，坡高4 m，邊坡比1∶1.50，各平臺(tái)之間低緩斜坡撒播草籽綠化，平臺(tái)邊緣修建高出地表0.5 m田埂，防止水土流失。采坑底部局部修建略低于坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5 m，面積1 069 m2為橢形的土質(zhì)蓄水區(qū)，區(qū)內(nèi)種植柳樹(shù)，以備在雨量較充足的季節(jié)能儲(chǔ)備雨水，防止出現(xiàn)內(nèi)澇(圖4)。

圖4 報(bào)莊鋁土礦山Ⅰ區(qū)治理恢復(fù)設(shè)計(jì)

2)PT1均為圓臺(tái)狀渣堆，為保證排土場(chǎng)的穩(wěn)定性，將該排土場(chǎng)進(jìn)行削坡放緩處理。根據(jù)當(dāng)?shù)卮迕竦囊蠛偷匦蔚孛玻瑪M將PT1削坡整理后形成標(biāo)高為+552～+551 m的平臺(tái)，東部高，西部低，利于排水；邊坡坡高11 m，按邊坡比1∶1.50削坡，平臺(tái)覆土復(fù)耕及坡面均撒播草(樹(shù))籽綠化(圖4)。平臺(tái)邊緣設(shè)置田埂，防止水土流失。

2.2 Ⅱ區(qū)恢復(fù)治理方案

Ⅱ區(qū)包括6個(gè)治理單元，分別為CK2、PT2-1、PT2-2、CK3、PT3-1和PT3-2(圖5)。

1)CK2為緩坡性采坑，北面開(kāi)闊，東西面和南為采壁，底部整體為緩坡，且西側(cè)采壁高于東側(cè)約10 m。治理設(shè)計(jì)首先對(duì)采坑底部進(jìn)行挖高墊低整形，設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高+490 m，然后填方削坡，順應(yīng)現(xiàn)狀地形，采坑西部分別修整為+500，+510，+520 m 3個(gè)臺(tái)階；采坑南部順應(yīng)村莊道路地勢(shì)，修整為緩坡?tīng)?，高?510～+530 m，采坑西部分別修整為標(biāo)高+490,+500 m兩個(gè)臺(tái)階，頂部平臺(tái)+510 m；設(shè)計(jì)平臺(tái)寬8 m，邊坡坡高10 m，邊坡比1∶1.50，各平臺(tái)之間低緩斜坡撒播草(樹(shù))籽綠化。

2)PT2-2為無(wú)序堆放渣堆，為保證排土場(chǎng)的穩(wěn)定性，將該排土場(chǎng)進(jìn)行削坡放緩平整處理。擬治理設(shè)計(jì)首先對(duì)排土場(chǎng)底部進(jìn)行挖高墊低整形，設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高+490 m，向南修整標(biāo)高+500 m的臺(tái)階，臺(tái)階整體與CK2西側(cè)臺(tái)階相連。邊坡坡高10 m，按邊坡比1∶1.50填方削坡，中部平臺(tái)寬8 m。頂部平臺(tái)順應(yīng)地勢(shì)向西逐漸坡降，長(zhǎng)度約450 m，坡降3 m。PT2-2西部為植被缺失，僅設(shè)計(jì)補(bǔ)栽喬木。平臺(tái)覆土植樹(shù)，低緩坡面均種植喬木和撒播草(樹(shù))籽綠化，中部覆土復(fù)耕。此外，PT2-1為CK2北部的排土場(chǎng)，設(shè)計(jì)分別修整臺(tái)階標(biāo)高+546，+541 m。邊坡坡高5 m，按邊坡比1∶1.50削坡，平臺(tái)覆土植樹(shù)及坡面均種植撒播草(樹(shù))籽。

3)CK3為緩坡性采坑，東南面為原始陡坎，西面和北面為采壁。治理設(shè)計(jì)首先對(duì)采坑底部進(jìn)行挖高墊低整形。設(shè)計(jì)坑底回填至標(biāo)高+470 m，然后填方削坡，順應(yīng)現(xiàn)狀地形，采坑西部修整為標(biāo)高+480 m的臺(tái)階，平臺(tái)寬10 m，邊坡坡高10 m，邊坡比1∶1.50。平臺(tái)植樹(shù)，低緩斜坡撒播草籽綠化。平臺(tái)外緣修建高出地表0.5 m的田埂，防止水土流失。采坑底部局部修建略低于坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5 m，面積917 m2為橢圓的土質(zhì)蓄水區(qū)，區(qū)內(nèi)種植柳樹(shù)，以備在雨量較充足的季節(jié)能儲(chǔ)備雨水，防止出現(xiàn)內(nèi)澇。

4)PT3-1位于CK3西部，設(shè)計(jì)平整場(chǎng)地，覆土復(fù)耕。設(shè)計(jì)底部平臺(tái)+490 m，覆土復(fù)耕，邊坡坡高約10 m，邊坡比1∶1.50，撒播草(樹(shù))籽綠化；PT3-2位于礦區(qū)道路南側(cè)，平面整體形態(tài)呈L形，設(shè)計(jì)成平臺(tái)，覆土復(fù)耕，平臺(tái)高程+510～+500 m，東西向長(zhǎng)約650 m，南北向長(zhǎng)約360 m，坡降10 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

治理恢復(fù)后，可恢復(fù)旱地23.24 hm2，包括林地7.59 hm2和其他草地13.66 hm2，治理出的土地指標(biāo)可作為工礦廢棄地復(fù)墾利用或占補(bǔ)平衡指標(biāo)使用或交易。同時(shí)，礦山環(huán)境治理工程的成功實(shí)施有效地緩解了水土流失等問(wèn)題，并促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的就業(yè)，推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。